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  引言

  為現(xiàn)場(chǎng)的工作人員配備個(gè)人氣體監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)不僅可以監(jiān)測(cè)一系列有毒氣體的實(shí)時(shí)濃度數(shù)據(jù)，同時(shí)也能持續(xù)實(shí)時(shí)匯報(bào)工人的準(zhǔn)確位置，這對(duì)如今的控制室操作人員而言是一小步，但對(duì)整個(gè)工廠安全而言是一大步。

   在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們可能會(huì)看到各種無(wú)線技術(shù)（如GPS、藍(lán)牙、WiFi和語(yǔ)音通信技術(shù)）融合在一起，用于位置管理、操作員身份識(shí)別、個(gè)人攜帶式氣體監(jiān)測(cè)以及其他個(gè)人防護(hù)用途。

   由于在無(wú)線系統(tǒng)中無(wú)須敷設(shè)電纜或安裝導(dǎo)管，因此通過(guò)煉油廠、石化廠、污水處理設(shè)施和其他各種生產(chǎn)環(huán)境中的過(guò)程監(jiān)控儀表和安全監(jiān)控儀表上獲取信息將更加節(jié)約成本。這對(duì)于監(jiān)控難以到達(dá)區(qū)域或偏遠(yuǎn)區(qū)域的應(yīng)用情況而言特別有利。

   我們?nèi)缃裉幵诠S運(yùn)營(yíng)新時(shí)代的頂峰，各式各樣的傳感器正在通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)獲取和傳輸各種動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)（例如溫度、壓力、流量、水箱液位、振動(dòng)、腐蝕、氣體濃度水平），采用不同于傳統(tǒng)的布線方案，通過(guò)安裝無(wú)線儀表，來(lái)實(shí)現(xiàn)在PLC、SCADA或DCS等控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集成。

   當(dāng)前的工廠：不能實(shí)時(shí)移動(dòng)檢測(cè)可燃?xì)怏w的問(wèn)題

   在當(dāng)前的工廠中，各項(xiàng)生產(chǎn)過(guò)程會(huì)使用到或產(chǎn)生危險(xiǎn)化學(xué)品。生產(chǎn)過(guò)程可能由整個(gè)工廠固定位置和移動(dòng)位置上數(shù)以千計(jì)的工人負(fù)責(zé)管理。根據(jù)法律規(guī)定，工廠內(nèi)的工人必須攜帶單一氣體監(jiān)測(cè)儀，以提醒他們是否接觸到硫化氫等有毒氣體或空氣是否出現(xiàn)氧氣缺乏現(xiàn)象。因可能發(fā)生爆炸性氣體和有毒氣體累積或可吸入氧氣水平減少，在封閉空間（隧道、反應(yīng)堆容器和其他區(qū)域）內(nèi)工作的部分操作人員可能還需要攜帶四氣監(jiān)測(cè)儀。

   在喧囂喧鬧的加工環(huán)境中，當(dāng)個(gè)人監(jiān)測(cè)儀探測(cè)到危險(xiǎn)氣體水平并且進(jìn)入警報(bào)狀態(tài)時(shí)，它可能只會(huì)向操作人員發(fā)出警告。此外，工廠管理人員只有在值班結(jié)束時(shí)才能查看便攜裝置內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)。

   當(dāng)操作人員回到控制室并將便攜裝置放在充電基座給電池充電、自動(dòng)化進(jìn)行數(shù)據(jù)下載并采用校準(zhǔn)氣體對(duì)監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)，工廠管理人員才能看到便攜裝置內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)。

總而言之，在當(dāng)前的一般工廠類型中，存在多種獨(dú)立完成的毒氣監(jiān)測(cè)活動(dòng)，總體和局部的危險(xiǎn)數(shù)據(jù)和信息無(wú)法隨時(shí)清晰提供給控制室內(nèi)的工廠管理人員，且更重要是，無(wú)法發(fā)送給工廠中正在現(xiàn)場(chǎng)工作的其他技術(shù)人員。固定式或便攜式的毒氣傳感器的數(shù)據(jù)，無(wú)法快速地傳輸或集成，導(dǎo)致無(wú)法真實(shí)地反映總體的工廠和人員危險(xiǎn)情況。

  未來(lái)的工廠：更好的信息溝通

  在未來(lái)的工廠里，我們將看到無(wú)線和有線/無(wú)線混合系統(tǒng)得到更廣泛的應(yīng)用，能夠在工廠內(nèi)快速共享數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)將得到及時(shí)匯集，以對(duì)工廠和操作人員遭遇的危險(xiǎn)進(jìn)行更加準(zhǔn)確、及時(shí)的評(píng)估。

   下一代的便攜式氣體檢測(cè)儀將能夠通過(guò)無(wú)線方式連接到工廠內(nèi)的無(wú)線WiFi主干網(wǎng)絡(luò)上，并且將大量操作人員所攜帶的傳感器數(shù)據(jù)共享和傳送到工廠控制室的可視化監(jiān)控平臺(tái)上。另一個(gè)特點(diǎn)是操作人員的位置信息也可以實(shí)時(shí)傳送給管理人員。換言之，工廠安全經(jīng)理將實(shí)時(shí)了解危險(xiǎn)在哪里以及所有人員所在位置。

  下面讓我們來(lái)通過(guò)一些緊急情況范例，了解在集成傳感器環(huán)境中工廠和工人將能夠獲得多大程度的安全保障。

   有效應(yīng)急反應(yīng)

  位于現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域的工廠工人暴露在較高的硫化氫有毒氣體中時(shí)，工人的監(jiān)測(cè)儀將立即報(bào)警并且提示工人逃離危險(xiǎn)區(qū)域。危險(xiǎn)氣體數(shù)據(jù)、報(bào)警級(jí)別、操作人員身份以及位置將立即傳遞到控制室的工廠監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。之后工廠將采取緊急措施并向應(yīng)急響應(yīng)單位發(fā)出警報(bào)，應(yīng)急響應(yīng)單位將到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并且協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)及急救活動(dòng)。此外，還會(huì)自動(dòng)向危險(xiǎn)區(qū)域其他人員的個(gè)人氣體監(jiān)測(cè)儀屏幕發(fā)送警報(bào)（所有的氣體監(jiān)測(cè)儀都連接到智能工廠網(wǎng)絡(luò)中）。通過(guò)將各種傳感器數(shù)據(jù)（危險(xiǎn)級(jí)別、風(fēng)向及周圍地區(qū)集合點(diǎn)相關(guān)的其他數(shù)據(jù)）結(jié)合使用，控制室操作人員將能夠有效地引導(dǎo)工人安全逃離危險(xiǎn)點(diǎn)。這種方案的總體結(jié)果是關(guān)注安全理念的直接成效，即并不僅僅將危險(xiǎn)告知現(xiàn)場(chǎng)的工作人員，而且同時(shí)還能使相應(yīng)的應(yīng)急支持團(tuán)隊(duì)的支持和應(yīng)急服務(wù)更快、更有效完成。所有操作人員都通過(guò)位置和身份號(hào)自動(dòng)識(shí)別。

  現(xiàn)場(chǎng)操作員和工廠基礎(chǔ)設(shè)施之間的智能連接與氣體排放等并不直接相關(guān)的危險(xiǎn)（例如，火災(zāi)、泄漏、水災(zāi)和煙霧）也可以向個(gè)人氣體監(jiān)測(cè)儀的使用者獲得疏散指示。

   除了提供更加有效的危險(xiǎn)防范水平外，實(shí)時(shí)無(wú)線通訊也能夠提高工廠效率，縮減成本。工人在工廠內(nèi)移動(dòng)時(shí)，他們身上攜帶的氣體監(jiān)測(cè)儀會(huì)記錄溶劑氣體泄漏程度或其他氣體的濃度，雖然這些氣體本身并不危險(xiǎn)，但依然能夠指示出需要采取預(yù)防維護(hù)措施的區(qū)域。服務(wù)團(tuán)隊(duì)將立即到達(dá)準(zhǔn)確位置，搜尋直至發(fā)現(xiàn)泄漏閥門、腐蝕管道或受損加工設(shè)備，并且他們將提前進(jìn)行維修，以避免更大范圍的維修，甚至是避免災(zāi)難性故障。

   無(wú)線應(yīng)用上的安全設(shè)計(jì)

  雖然無(wú)線通訊在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到快速應(yīng)用，在生命安全系統(tǒng)中采用無(wú)線通訊方式依然發(fā)展緩慢。基于對(duì)工廠安全的必要謹(jǐn)慎和普遍考慮，這點(diǎn)是可以理解的。畢竟生命安全系統(tǒng)必須通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防范故障，而采用無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)此目的是相對(duì)較新的方法。

  但是，未來(lái)的生命安全系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)無(wú)線技術(shù)（WiFi、GPS和無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)）的融合，形成多層次冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)，工業(yè)WiFi網(wǎng)系統(tǒng)將更加強(qiáng)大，并且將增加額外的安全級(jí)別，以防范黑客或雜電干擾。未來(lái)的無(wú)線生命安全系統(tǒng)將進(jìn)行定制，以適應(yīng)工廠需求，使工廠所有者能夠充分控制系統(tǒng)和大量信號(hào)強(qiáng)度以及冗余備份。

  但同時(shí)必須指出的是，若集成通信系統(tǒng)在氣體泄露期間出現(xiàn)故障，氣體監(jiān)測(cè)儀將依然能夠觸發(fā)本地報(bào)警（頻閃/蜂鳴器/振動(dòng)），使得操作人員能夠采取回避措施，而無(wú)需借助遠(yuǎn)程措施（可能由于其他環(huán)境因素而連接或斷開(kāi)）。

   當(dāng)前正在使用的無(wú)線氣體探測(cè)系統(tǒng)

  霍尼韋爾氣體探測(cè)器部門，專門負(fù)責(zé)氣體探測(cè)儀器，已證明了無(wú)線通信在生命安全領(lǐng)域的可行性，在室內(nèi)停車場(chǎng)、車輛結(jié)構(gòu)中及其他公共設(shè)施的持續(xù)運(yùn)作中安裝了許多多點(diǎn)探測(cè)式一氧化碳/二氧化氮?dú)怏w探測(cè)系統(tǒng)。這一氣體探測(cè)系統(tǒng)使用了網(wǎng)狀無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，帶有“智能”氣體探測(cè)儀和采用了自組織設(shè)計(jì)的傳輸器。無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)在裝置添加或移除、遭遇障礙或某一監(jiān)測(cè)器斷電時(shí)會(huì)自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境要求；這一“自愈”功能是無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的基本特征，同時(shí)形成了一種冗余安全形式。

  在20年來(lái)，霍尼韋爾一直在許多石油天然氣生產(chǎn)平臺(tái)上使用其開(kāi)發(fā)的Rig Rat監(jiān)測(cè)技術(shù)。

   此外，霍尼韋爾公司從2002年開(kāi)始就一直在銷售工業(yè)無(wú)線解決方案。通過(guò)公司的OneWireless平臺(tái)，許多工廠優(yōu)化了工廠生產(chǎn)率和穩(wěn)定性、提高了安全性和安保性，并且保障了環(huán)保規(guī)范的要求。

   用戶體驗(yàn)：簡(jiǎn)單化訴求

   與無(wú)線平臺(tái)越來(lái)越大的復(fù)雜性相對(duì)應(yīng)，氣體監(jiān)測(cè)儀變得越來(lái)越容易使用。

   如今，工人們先前進(jìn)行的許多手動(dòng)任務(wù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。氣體探測(cè)器的用戶選項(xiàng)已經(jīng)簡(jiǎn)化，使用戶僅需對(duì)日常作業(yè)所需指令作出回應(yīng)。特點(diǎn)如下：

  目前許多重要的氣體探測(cè)器操作已經(jīng)通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)控制，這樣工人在操作中就不會(huì)造成傷害。

  通過(guò)按鈕操作（包括單按鈕操作）簡(jiǎn)化了用戶與儀器交互，使復(fù)雜的裝置變成了簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)式裝置。

   采用同一界面設(shè)計(jì)產(chǎn)品，從而使得培訓(xùn)時(shí)間最小化或無(wú)需培訓(xùn)，進(jìn)而簡(jiǎn)化安全流程。

  可能被廣泛使用的一項(xiàng)功能是在氣體監(jiān)測(cè)儀上安裝可視性合規(guī)功能或閃爍性發(fā)光二極管。

   可視化合規(guī)監(jiān)控，或?qū)踩珜徍嘶睘楹?jiǎn)

   在航空、施工和其他行業(yè)，可視化技術(shù)被用于提高安全性，氣體檢測(cè)器用戶目前可以遠(yuǎn)程確定便攜式氣體探測(cè)器的實(shí)時(shí)狀態(tài)。低功率高強(qiáng)度LED燈在正常操作過(guò)程中會(huì)持續(xù)閃爍，并且在陽(yáng)光下，可在20英尺以內(nèi)被看到。在不到一秒鐘內(nèi)，安全經(jīng)理和工人就可以確定正確的檢測(cè)器功能及其狀態(tài)。霍尼韋爾所掌握的這項(xiàng)技術(shù)可以用于新型多功能個(gè)人氣體監(jiān)測(cè)器Gas Alert Quattro中，這項(xiàng)技術(shù)的益處非常顯著：

   每年可以節(jié)省數(shù)百小時(shí)的審核時(shí)間，并且可以確保更加安全的勞動(dòng)力狀態(tài)。

   由于不合規(guī)的承包商和工人可以被快速識(shí)別出來(lái)并且快速采取相應(yīng)措施，從而減少相應(yīng)的責(zé)任。儀器可被停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。

  不僅安全經(jīng)理可以獲得必需的保證，而且工人現(xiàn)在可通過(guò)外圍視覺(jué)了解檢測(cè)器是否是可操作且合規(guī)的，并且傳感器是否得到了持續(xù)檢查。

   可以對(duì)傳感器功能的完好性進(jìn)行檢查，并且該信息可以反映到可視化合規(guī)LED燈上，以反映準(zhǔn)確的防護(hù)等級(jí)。

  若LED熄滅，工人和安全經(jīng)理就會(huì)知道氣體檢測(cè)器出現(xiàn)了問(wèn)題。

  可視化合規(guī)技術(shù)是確保員工安全、場(chǎng)地合規(guī)、工作富有成效的最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法。這一技術(shù)有可能成為未來(lái)無(wú)線氣體監(jiān)測(cè)儀的支柱。

    總結(jié)

  總而言之，我們即將看到氣體監(jiān)測(cè)儀采用無(wú)線且基于位置遙測(cè)技術(shù)、LED閃爍技術(shù)以及其他簡(jiǎn)化的操作功能，從而提供將來(lái)更加集成化和智能化的監(jiān)測(cè)解決方案。我們的目標(biāo)是利用基本的氣體檢測(cè)器平臺(tái)的額外功能，推動(dòng)生產(chǎn)率的提高，防范在工作過(guò)程中出現(xiàn)停工。而對(duì)業(yè)務(wù)的總體影響將是實(shí)現(xiàn)了更加智能化、安全化以及更具成本效益的工作環(huán)境，同時(shí)提高生產(chǎn)效率和盈利能力。

   摘自《自動(dòng)化博覽》2013年5月